WASHINGTON— En el corazón de nuestra galaxia de la Vía Láctea se encuentra un agujero negro supermasivo, conocido como Sagitario A*, que tiene aproximadamente cuatro millones de veces la masa del Sol. De hecho, estos objetos, que aumentan su masa con el tiempo al consumir material que se acerca demasiado, residen en el centro de la mayoría de las galaxias.
Sin embargo, desde que el Telescopio Espacial James Webb de la NASA comenzó a operar en 2022, los astrónomos se sorprendieron al descubrir agujeros negros supermasivos en el universo primitivo, mucho antes de lo que se creía, era posible, dado el tiempo necesario para acumular tal masa. Nuevas observaciones de uno de estos agujeros negros primordiales proporcionan información sobre cómo pudo producirse este fenómeno, mediante episodios de crecimiento acelerado.
Los agujeros negros son objetos extremadamente densos, cuya gravedad es tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar de ellos. Con su enorme atracción gravitatoria, crecen en masa al absorber material como gas, polvo y estrellas que tienen la mala suerte de acercarse.
«La existencia de agujeros negros supermasivos en el universo primitivo desafía nuestros modelos actuales de formación y crecimiento de los agujeros negros», afirma el astrónomo Hyewon Suh, del Observatorio Internacional Gemini de Hawai y del NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU., autor principal del estudio publicado en la revista Nature Astronomy.
Las nuevas observaciones de Webb se refieren a un agujero negro supermasivo llamado LID-568 que existía cuando el cosmos tenía aproximadamente un 11 por ciento de su edad actual. LID-568 tiene una masa unos 10 millones de veces mayor que la del Sol, es decir, 2 veces y media la de Sagitario A*. Los investigadores aún no determinan la masa de su galaxia de origen.
Se observó que LID-568 gana masa a un ritmo más rápido de lo que se creía posible. Webb demostró que, a juzgar por su producción energética, LID-568 parecía estar consumiendo material en afluencia —lo que se conoce como acreción— a un ritmo de más de 40 veces superior al máximo hipotético, denominado límite de Eddington, para dicha actividad.
«El límite de Eddington es un límite teórico para la máxima cantidad de energía que un agujero negro puede producir a través del proceso de acreción. Este límite teórico asume que la fuerza hacia afuera de la radiación generada durante el proceso de acreción equilibra la gravedad del material que cae hacia el agujero negro», explicó la astrónoma y coautora del estudio Julia Scharwächter, del Observatorio Gemini y NOIRLab.
Se cree que estos agujeros negros primordiales se originaron de una de las dos posibles maneras: ya sea tras la explosiva muerte de la primera generación de estrellas del universo, o por el colapso de grandes nubes de gas presentes en el universo temprano.
«El descubrimiento de LID-568 sugiere que una parte significativa del crecimiento de la masa puede ocurrir durante un solo episodio de acreción rápida. Esto podría ayudar a explicar cómo los agujeros negros supermasivos se formaron tan temprano en el universo, independientemente de su origen», comentó Suh.
«Hasta ahora, carecíamos de una confirmación observacional de cómo estos agujeros negros pudieron crecer tan rápido en el universo temprano», agregó Suh.
Una señal clave del crecimiento de un agujero negro supermasivo es la emisión de rayos X, radiación electromagnética de alta energía con longitudes de onda muy cortas. El material que gira alrededor de un agujero negro supermasivo antes de ser consumido se sobrecalienta y brilla intensamente en longitudes de onda de rayos X. Los investigadores detectaron por primera vez a LID-568 utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y luego lo estudiaron más de cerca utilizando las capacidades de observación infrarroja de Webb.
Las observaciones de Webb sugieren la existencia de algún tipo de mecanismo que permita a un agujero negro consumir material a un ritmo más rápido de lo que se creía posible.
«LID-568 es notable debido a su tasa de crecimiento extrema y al hecho de que existió tan temprano en el universo», dijo Suh. «Aún no sabemos cómo LID-568 es capaz de superar el límite de Eddington. Para investigarlo más a fondo, necesitamos más datos, por lo que planeamos realizar observaciones de seguimiento con Webb».
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